研究员开发出3D打印复杂人体组织的多材料生物3D打印技术

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3D虎 2018-05-16 08:45:30 8615
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随着生物3D打印技术的不断发展,3D打印人体组织的能力叶子不断增强。近日,来自加州大学洛杉矶分校、布莱根妇女医院、哈佛医学院、圣地亚哥德孔波斯特拉大学、加州大学圣地亚哥分校和谢里夫科技大学的研究人员…

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  随着生物3D打印技术的不断发展,3D打印人体组织的能力叶子不断增强。近日,来自加州大学洛杉矶分校、布莱根妇女医院、哈佛医学院、圣地亚哥德孔波斯特拉大学、加州大学圣地亚哥分校和谢里夫科技大学的研究人员共同合作完成的一项研究为生物3D打印带来了新的内容-多材料生物3D打印技术。


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  生物工程师Ali Khademhosseini是该大学Samueli工程学院的Levi James Knight、Jr.工程教授,其与合作者创造了一种可以从多种材料中自动构建治疗性生物材料的方法。该技术采用特别改装的3D打印机,可以根据需要3D打印复杂的人造组织,从而有助于推动再生医学领域的发展。


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  “组织是奇妙复杂的结构,因此为了设计功能正常的人工版本,我们必须重新创建它们的复杂性。我们的新方法提供了一种方法来构建由不同材料制成的复杂的生物相容性结构,”生物工程、化学和生物分子工程学院的教职人员以及大学David Geffen医学院的Khademhosseini说。


  这项题为“Microfluidics-Enabled Multimaterial Maskless Stereolithographic Bioprinting”的研究由海军研究办公室和国立卫生研究院资助,并于最近发表在Advanced Materials杂志社。


  该论文摘要写道:“提出了一种基于立体光刻的生物打印平台,用于多相水凝胶结构的多材料制造。通过数字微镜器件进行动态图案化,通过移动台和含有四个开/关气动阀的微流体装置进行同步,用于创建3D结构。该新型微流体装置能够在不同的(细胞负载的)水凝胶生物链接之间快速切换,以实现逐层多材料生物打印。与传统的基于立体光刻的生物打印机相比,该系统在高空间分辨率下提供了独特的多材料制造能力优势。为了证明该系统的多物质容量,生成了各种水凝胶构建体,包括基于聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)和明胶甲基丙烯酰基(GelMA)的结构。该系统的生物相容性通过将具有细胞负载的GelMA引入微流体装置并制造纤维化构建体来验证。在大鼠永利娱乐场官网中进一步评估PEGDA框架模式和三种不同浓度的GelMA,负载血管内皮生长因子的模式。该系统为组织工程、再生医学和生物传感应用的需求提供了一个强大的平台,用于生物打印高保真度多材料微观结构,否则这些应用在传统立体光刻生物打印加工平台的高速运行中很难实现。”


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  同时,Khademhosseini也是微创治疗中心的主任和加利福尼亚纳米系统研究所的副主任。其领导的研究团队设计了一种定制的3D打印机,使用新打印机从各种水凝胶中3D打印组织支架。生物打印机有两个重要组成部分:一个定制的微流控芯片,它具有多个入口,每个入口打印出不同的材料,以及一个数字微镜,这是一百多万个独立移动的小镜子阵列。


  微镜用于将光线导向打印表面,从而照亮3D打印物体的轮廓并触发导致材料固化成固体的分子键。在3D打印过程中,独特的镜像阵列通过切换光图案来指示后续新图层的形状。


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  首先,研究人员只专注于制作简单的形状,如金字塔。但很快转移到模仿肌肉骨骼结缔组织和肌肉组织部分的复杂三维结构。它们也是3D打印的,最终可以用作研究癌症的生物永利娱乐场官网,因为它们通过血管网络模拟肿瘤。这些3D打印结构成功植入大鼠,并且未出现排斥现象。


  该团队的创新生物打印技术是传统立体光刻生物打印技术的一项重大进步,因为它是第一个使用多种材料进行自动立体光刻打印的生物打印技术。示范性生物打印机共使用了四种类型的生物材料,但据研究人员称,该流程能够“根据需要容纳尽可能多的材料”。


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  据悉,该论文的作者包括Amir K. Miri、Daniel Nieto、Luis Iglesias、Hossein Goodarzi Hosseinabadi、Sushila Maharjan、Guillermo U. Ruiz-Esparza、Parastoo Khoshakhlagh、Amir Manbachi、Mehmet Remzi Dokmeci、Shaochen Chen、Su Ryon Shin和共同资深作者Yu Shrike Zhang和Khademhosseini。


延伸阅读:《COCO MINI 3D打印机将高调亮相第六届亚洲(深圳)增材制造技术大会

(来源:3D虎) 关键词: 生物3D打印技术 3D打印 3D打印技术
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